MK BIOKIMIA I

Asam Nukleat

DNA dan RNA

Suatu rantai polimer, dimana unit-unit monomernya dihubungkan dengan ikatan kovalen

Masing-masing monomer mengandung gula 5-karbon ribosa pada RNA dan 2’-deoksiribosa pada DNA

Atom karbon ditandai dengan aksen (1’, 2’, dst) untuk membedakannya dari atom-atom pada basa

Unit monomer dihubungkan oleh residu fosfat yang terikat pada hidroksil karbon 5’ dari unit yang satu dan hidroksil 3’ dari unit selanjutnya → ikatan fosfodiester

Struktur unit monomer RNA.Pada DNA, gugus OH pada karbon 2’ (warna merah) diganti dengan H.

Penomoran pada induk senyawa dari basa purin dan pirimidin pada nukleotida dan asam nukleat

Basa-basa utama purin dan pirimidin dari asam nukleat.

Konformasi ribosa dalam larutanBentuk rantai lurus(aldehida) dan cincin (-furanose) dari ribosa bebas berada dalam kesetimbangan. DNA dan RNA hanya mengandung bentuk cincin

Basa purin dan pirimidin terikat pada gula ribosa atau deoksiribosa pada karbon 1’.

Untuk purin, pengikatan terjadi pada nitogen-9 dan pirimidin pada nitrogen-9

Ikatan antara karbon 1’ dari gula dan basa nitrogen dirujuk sebagai iakatan glikosidik

Turunan dari adduct gula-basa (nukleosida) yang termonofosforilasi 5’ disebut nukleotida (nukleosida 5’-monofosfat)

Ikatan fosfodiester pada backbone kovalen DNA dan RNA. Residu gula dihubungkan dengan ikatan fosfodiester yang sangat polar membentuk backbone dari molekul DNA dan RNA

Sifat-sifat Nukleotida

Pirimidin dan purin bebas adalah basa lemahPirimidin dan purin pada DNA dan RNA

merupakan molekul terkonyugasi → mengabsorpsi cahaya UV pada λ dekat 260 nm

Basa pirimidin dan purin bersifat hidrofobik dan sedikit larut dalam air pada pH sekitar netral, pada pH asam atau basa menjadi bermuatan dan kelarutan meningkat.

Interaksi penumpukan (stacking) hidrofobik paralel bidang cincin melibatkan interaksi van der waals dan dipol-dipol di antara basa.

Penumpukan basa membantu meminimalkan kontak basa dengan air, dan interaksi ini membantu mnestabilkan struktur 3 dimensi asam nukleat.

Gugus-gugus fungsi terpenting pada pirimidin dan purin adalah nitrogen cincin, karbonil, dan amino eksosiklik.

Ikatan hidrogen yang melibatkan gugus amino dan karbonil merupakan mode interaksi penting kedua di antara basa-basa. Ikatan hidrogen antar basa menyebabkan hubungan komplementer pada 2 untai rantai polipeptida.

Spektrum absorpsi dari nukleotida.

Pola ikatan hidrogen pada basa yang diusulkan oleh Watson and Crick.

Ikatan hidrogen ditunjukkan oleh tiga garis biru

Hidrolisis RNA pada kondisi basa

Struktur primer polinukleotida

Rantai polinukleotida memiliki sense atau punya arah: ujung fosfat 5’ dan ujung OH 3’

Sifat individu rantai polinukleotida ditentukan oleh urutan basa-basanya, yaitu urutan nukleotida. Urutan ini disebut struktur primer dari asam nukleat

Informasi genetik disimpan dalam struktur primer DNA.

Konvensi penulisan urutan rantai nukleotida: ujung 5’ di sebelah kiri dan ujung 3’ di kanan.

Struktur primer DNA dan RNA

Model Watson-Crick untuk struktur DNA

Pita komplemen pada DNA untai ganda (DNA double helix).Pita DNA anti paralel yang komplemen mengikuti aturan pemasangan yang diusulkan oleh Watson and Crick.

Replikasi DNA yang disarankan oleh Watson and Crick.Untai “induk” menjadi terpisah dan masing-masing menjadi template (cetakan) untuk biosintesis untai “anak” yang komplemen (warna merah)

Variasi struktural pada DNA.

Comparison of A, B, and Z forms of DNA.

Comparison of A, B, and Z forms of DNA.

Palindromes and mirror repeats.

Palindromic DNA (or RNA) Sequences: Hairpins and cruciforms

(a) When only a single DNA (or RNA) strand is involved, the structure is called a hairpin.

(b) When both strands of a duplex DNA are involved, it is called a cruciform. Blue shading highlights asymmetric sequences that can pair with the complementary sequence either in the same strand or in the complementary strand.

H-DNA.

Typical right-handed stacking pattern of single stranded RNA. The bases are shown in gray, the phosphate atoms in yellow, and the riboses and phosphate oxygens in green.

Secondary structure of RNAs.

The paired regions generally have an A-form right-handed helix, as shown for a hairpin

Base-paired helical structures in an RNA

Struktur 3-dimensi RNA.

Denaturasi dan annealing (renaturasi) reversibel pada DNA

Kurva Denaturasi DNA karena panas dari dua spesimen DNAThe temperature at the midpointof the transition (tm) is the melting point; it depends on pH andionic strength and on the size and base composition of the DNA.

Hubungan antara tm dan kandungan GC pada DNA

DNA yang terdenaturasi secara parsial.

Some well-characterized nonenzymatic reactions of nucleotides.

Some well-characterized nonenzymatic reactions of nucleotides.

Pembentukan dimer pirimidin yang diinduksi sinar UV

Chemical agents that cause DNA damage. (a) Precursors of nitrous acid, which promotes deamination reactions.(b) Alkylating agents.

Sekuensing DNA dengan metode Sanger.

Strategy for automating DNA sequencing reactions.

Chemical synthesis of DNA.

Other Functions of Nucleotides

Three regulatory nucleotides.